CN103157699B - 三维数控矫直方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三维数控矫直方法，属于辊弯成形技术及设备领域，以解决型材在成形过程中因残余应力而产生的缺陷。其特征在于，计算机系统控制所述的伺服电机，矫直装置前端的传感器将检测到的数据传输给计算机系统，计算机系统对数据进行处理，然后再将指令发送给伺服电机，接着在伺服电机的带动下，精确地调整矫直装置的位置，进而对型材进行矫直。本发明根据上述方法还提供了一种三维数控矫直装置，包括计算机系统、机座、连接在机座上的伺服电机、使矫直模具水平运动的驱动机构、竖直运动的驱动机构及沿圆周方向旋转的驱动机构。本发明提高了产品质量，自动化程度较高，操作方便，矫直方法简单而易掌握。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维数控矫直方法及其装置，属于辊弯成形技术及设备领域。
背景技术
辊弯成形是通过顺序配置的多道次成形轧辊，把卷材、带材等金属板带逐渐地进行横向弯曲，以制成特定断面的型材。与热轧型钢相比，具有能源与材料消耗小、辊弯型材产品表面质量好、尺寸精度高、相对刚度与强度大的优点，是一种用途非常广泛的经济型断面型材，在建筑、交通、机械、家电等各行各业有着非常广泛的应用。
目前，我国国民经济持续快速发展，辊弯型材市场需求日趋增多，应用范围不断扩大，市场前景十分广阔。在其应用领域，辊弯型材的优点越来越被用户认识，它属于经济断面高效型材，与同类热轧型材相比较可节约金属15～30％，而且投资少，生产灵活，能满足用户的各种要求，在个性化市场发展中更显示出它独特的优越性，广泛采用辊弯型材取代热轧型材和其他品种，已成为不可阻挡的趋势。对于辊弯成型过程，矫直是一道非常重要的工序。然而，在弯曲变形过程中产生的应力与板带的应力相结合，经常使板带偏离成型线。根据偏离程度的不同会分别产生侧弯、翘曲、扭曲。为了消除这些偏差就需要在最后道次安装矫直头组件。目前的矫直头都只是针对一个方向进行矫直，或者不是通过数控来进行调整的，这些类型的矫直装置已无法满足目前的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维数控矫直方法及其装置以矫直型材在成形过程中因残余应力而产生的缺陷。
本发明解决其技术问题是通过下述技术方案来实现的：
一种三维数控矫直方法，其特征在于，首先处于矫直装置前端的传感器将检测到的数据传输给计算机系统，计算机系统对数据进行处理，然后再将指令发送给相连的伺服电机，接着在伺服电机的带动下，通过三种传动方式精确地调整矫直头的位置，进而对型材进行矫直。在竖直方向上采用丝杠传动，丝杠在电机带动下旋转，通过丝杠螺母机构，将这种旋转运动转化为直线运动，使得箱体在滑杆上上下运动。在水平方向上也采用丝杠传动，丝杠在电机带动下旋转，进而使得机架在滑轨上左右运动。为了使箱体能旋转，就采用了蜗轮蜗杆传动，将蜗杆的转动转化为与其交错90°的旋转。
根据上述方法实现的一种三维数控矫直装置，包括计算机系统、机座、连接在机座上的伺服电机、使矫直模具水平运动的驱动机构、竖直运动的驱动机构及沿圆周方向旋转的驱动机构，其特征在于，所述计算机系统包括CPU、连接线路，CPU通过连接线路与三个伺服电机相连；所述机座底部设有滑板，滑板支撑在导轨上，滑板下面装有与滚珠丝杠I连接的法兰螺母I，滚珠丝杠I与法兰螺母I形成螺纹副，伺服电机I与滚珠丝杠I连接；所述连接在机座上的伺服电机包括安装在机座底部的伺服电机I，安装在机座上部的伺服电机II以及安装在机座侧面的伺服电机III；所述的使矫直模具水平运动的驱动机构包括套接在一起的滚珠丝杠I与法兰螺母I；所述的使矫直模具竖直运动的驱动机构包括套接在一起的滚珠丝杠II与法兰螺母II；所述的使矫直模具沿圆周方向旋转的驱动机构包括蜗轮蜗杆、支撑轮。
所述机座上安装有滑杆，滑杆端面带有螺纹孔，机座上部带有通孔，螺钉通过机座上部的通孔拧入滑杆上端的螺纹孔中，滑杆下端通过螺纹孔拧入机座底部，滑杆通过滑杆套上下移动，滑杆套连接在大箱体上，从而大箱体能够在滑杆上上下移动。
所述的使矫直模具绕竖直方向转动的驱动机构前端设有法兰式箱体，法兰式箱体上带有通孔，机座侧面带有螺纹孔，螺钉通过法兰式箱体上的通孔拧入机座的螺纹孔中，从而使法兰式箱体固定在机座侧面，法兰式箱体内装有伺服电机III以驱动蜗轮蜗杆。
所述支撑轮由蜗轮蜗杆驱动，支撑轮端面有螺纹孔，矫直模具上有通孔，螺钉通过矫直模具上的通孔拧入支撑轮上的螺纹孔中，因此支撑轮能带动矫直模具沿圆周方向旋转。
本发明具有如下有益的技术效果：
1、由于本发明能够实现型材三个方向的精确矫直，因此，经过矫直的型材具有更高的精度，更能达到预期的效果；
2、由于本发明能够实现计算机自动控制，因此，本发明可控制性和可调性好，操作使用方便，节省了工作时间，提高了工作效率；
3、本发明提高了产品质量，设计合理，设备结构简单，自动化程度较高，操作方便，矫直方法简单而易掌握。
附图说明
图1是本发明主视图；
图2是本发明俯视图；
图3是本发明左视图；
图4是矫直模具剖视图。
图中：1-大箱体、2-滑杆套、3-机座、4-滑杆、5-螺纹孔、6-通孔、7-螺钉、8-伺服电机II、9-轴承座、10-滚珠丝杠II、11-螺纹孔、12-通孔、13-螺钉、14-伺服电机III、15-法兰式箱体、16-蜗杆、17-蜗轮、18-型材、19-螺纹孔、20-滚珠丝杠I、21-螺母支座、22-法兰螺母II、23-支撑轮、24-矫直模具、25-螺钉、26-通孔、27-螺纹孔、28-法兰螺母I、29-滑板、30-导轨、31-伺服电机I、32-蜗轮轴
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明给予进一步说明。
如图1、2所示，滑杆4端面带有螺纹孔5，机座3上部带有通孔6，螺钉7通过机座3上部的通孔6拧入滑杆4上端的螺纹孔5中，滑杆4下端通过螺纹孔19拧入机座3底部。滑杆4通过滑杆套2上下移动，滑杆套2连接在大箱体1上，从而大箱体1能够在滑杆4上上下移动。机座3上安装有滚珠丝杠II10，法兰螺母II22通过螺母支座21固定在大箱体1上，滚珠丝杠II10与法兰螺母II22构成丝杠螺母副，滚珠丝杠II10两端通过轴承座9固定在机座3上。伺服电机II8驱动滚珠丝杠II10，滚珠丝杠II10与法兰螺母II22构成螺旋传动，从而能够使大箱体1实现上下运动。
如图1、2所示，机座3侧面带有螺纹孔11，法兰式箱体15上带有通孔12，螺钉13通过法兰式箱体15上的通孔12拧入机座3的螺纹孔11中，从而使法兰式箱体15固定在机座3侧面，法兰式箱体15内装有伺服电机III14，大箱体1内装有蜗轮17，蜗杆16，同时装有支撑轮23，矫直模具24通过螺钉25固定在支撑轮23上，伺服电机III14驱动蜗杆16转动，蜗杆16与蜗轮17进行啮合，由于蜗杆轴与蜗轮轴交错角为∑＝90°，从而可以将蜗杆16的水平转动转化为涡轮轴32的旋转，蜗轮轴32带动支撑轮23转动，进而带动矫直模具24旋转。
如图2、3所示机座3底部带有滑板29，滑板29支撑在导轨30上，滑板29下面装有与滚珠丝杠I20套接的法兰螺母I28，滚珠丝杠I20与法兰螺母I28构成使机座3移动的螺旋传动，移动驱动机构通过滚珠丝杠I20、法兰螺母I28驱动机座3水平移动。
实施例：
采用三维数控矫直装置，型材及矫直模具如图4所示。成形截面高度为200mm，截面宽度为70mm，卷边宽度为20mm，厚度为2mm的C型钢，成形速度为50mm/s，设定伺服电机I的功率为1kw，转速为1000r/min，伺服电机II的功率为1kw，转速为1000r/min，伺服电机III的功率为2kw，转速为1500r/min，设C型钢在成型过程中因残余应力而产生侧弯，当其从辊弯成型机组末端进入三维速控矫直装置前端时，此处的传感器将检测到的数据传输给计算机系统，计算机系统对数据进行处理，然后再将指令发送给相连的伺服电机，接着在伺服电机的带动下，通过调整矫直模具水平、竖直、及沿圆周方向旋转角度，将矫直模具移动到适当的位置，当型材通过矫直模具后就能消除侧弯。
综上所述，本发明所述的一种三维数控矫直方法及其装置，在矫直过程中通过矫直模具的竖直运动，水平运动以及绕竖直方向的旋转即可实现对型材三个方向的精确矫直。本发明的设计合理，操作使用方便，可控制性好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种三维数控矫直方法，包括计算机系统、机座、连接在机座上的伺服电机、使矫直模具水平运动的驱动机构、竖直运动的驱动机构及沿圆周方向旋转的驱动机构，其特征在于，所述的计算机系统控制所述的伺服电机，所述矫直装置前端的传感器将检测到的数据传输给计算机系统，计算机系统对数据进行处理，然后再将指令发送给相连的伺服电机；所述机座底部设有滑板(29)，滑板(29)支撑在导轨(30)上，滑板(29)下面装有与滚珠丝杠I(20)连接的法兰螺母I(28)，滚珠丝杠I(20)与法兰螺母I(28)形成螺纹副，伺服电机I(31)与滚珠丝杠I(20)连接；所述连接在机座上的伺服电机包括安装在机座底部的伺服电机I(31)，安装在机座上部的伺服电机II(8)以及安装在机座侧面的伺服电机III(14)；所述的使矫直模具水平移动的驱动机构包括套接在一起的滚珠丝杠I(20)与法兰螺母I(28)；所述的使矫直模具上下运动的驱动机构包括套接在一起的滚珠丝杠II(10)与法兰螺母II(22)；所述的使矫直模具沿圆周方向旋转的驱动机构包括蜗杆(16)、蜗轮(17)和支撑轮(23)。
2.采用如权利要求1所述方法的一种三维数控矫直装置，其特征在于，所述机座(3)上安装有滑杆(4)，滑杆(4)端面带有螺纹孔(5)，机座(3)上部带有通孔(6)，螺钉(7)通过机座(3)上部的通孔(6)拧入滑杆(4)上端的螺纹孔(5)中，滑杆(4)下端通过螺纹孔(19)拧入机座(3)底部，滑杆(4)通过滑杆套(2)上下移动，滑杆套(2)连接在大箱体(1)上，从而大箱体(1)能够在滑杆(4)上上下移动。
3.采用如权利要求1所述方法的一种三维数控矫直装置，其特征在于，所述的使矫直模具绕竖直方向转动的驱动机构前端设有法兰式箱体(15)，法兰式箱体(15)上带有通孔(12)，机座(3)侧面带有螺纹孔(11)，螺钉(13)通过法兰式箱体(15)上的通孔(12)拧入机座(3)的螺纹孔(11)中，从而使法兰式箱体(15)固定在机座(3)侧面，法兰式箱体(15)内装有伺服电机III(14)以驱动蜗轮蜗杆。
4.采用如权利要求1所述方法的一种三维数控矫直装置，其特征在于，所述支撑轮(23)由蜗轮蜗杆驱动，支撑轮(23)端面有螺纹孔(27)，矫直模具(24)上有通孔(26)，螺钉(25)通过矫直模具(24)上的通孔(26)拧入支撑轮(23)上的螺纹孔(27)中，因此支撑轮(23)能带动矫直模具(24)沿圆周方向旋转。
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